Productintroductie en toepassing van zwart siliciumcarbide
Zwart siliciumcarbide(afgekort als zwart siliciumcarbide) is een kunstmatig niet-metalen materiaal, gemaakt van kwartszand en petroleumcokes als belangrijkste grondstoffen, en gesmolten bij hoge temperatuur in een weerstandsoven. Het heeft een zwartgrijze of donkerzwarte uitstraling, een extreem hoge hardheid, een goede thermische geleidbaarheid en chemische stabiliteit. Het is een uitstekende industriële grondstof en wordt veel gebruikt in schuurmiddelen, vuurvaste materialen, de metallurgie, keramiek, elektronica en andere sectoren.
Ⅰ. Prestatiekenmerken van zwart siliciumcarbide
De Mohs-hardheid vanzwart siliciumcarbideheeft een waarde van maar liefst 9,2, na diamant en kubisch boornitride, en heeft een extreem hoge slijtvastheid en slagvastheid. Het smeltpunt ligt rond de 2700 °C en het behoudt zijn structurele stabiliteit in omgevingen met hoge temperaturen en is niet gemakkelijk te ontbinden of te vervormen. Bovendien heeft het een goede thermische geleidbaarheid en een lage thermische uitzettingscoëfficiënt, en vertoont het nog steeds een uitstekende thermische schokbestendigheid bij hoge temperaturen en hoge druk.
Qua chemische eigenschappen heeft zwart siliciumcarbide een goede corrosiebestendigheid tegen zuren en logen en is het bijzonder geschikt voor industrieel gebruik in zware omstandigheden. Door de hoge geleidbaarheid is het ook een alternatief materiaal voor bepaalde elektrische verwarmingsmaterialen en halfgeleidertoepassingen.
Ⅱ. Belangrijkste productvormen en specificaties
Zwart siliciumcarbide kan in verschillende vormen worden gemaakt, afhankelijk van de deeltjesgrootte en het gebruik:
Blokmateriaal: grote kristallen na het smelten, vaak gebruikt voor herverwerking of als metallurgische toevoegingen;
Korrelzand (F-zand/P-zand): wordt gebruikt voor de productie van slijpschijven, straalmiddelen, schuurpapier, enz.;
Micropoeder (W, D-serie): gebruikt voor uiterst nauwkeurig slijpen, polijsten, keramisch sinteren, enz.;
Nano-micropoeder: gebruikt voor hoogwaardige elektronische keramiek, thermisch geleidende composietmaterialen, etc.
De deeltjesgrootte varieert van F16 tot F1200 en de deeltjesgrootte van micropoeder kan nanometerniveau bereiken, wat kan worden aangepast aan de technische vereisten van verschillende toepassingsgebieden.
Ⅲ. Belangrijkste toepassingsgebieden van zwart siliciumcarbide
1. Schuurmiddelen en slijpgereedschappen
Schuurmiddelen vormen de meest traditionele en meest gebruikte toepassingsgebieden van zwart siliciumcarbide. Dankzij de hoge hardheid en zelfslijpende eigenschappen kan zwart siliciumcarbide worden gebruikt voor de productie van diverse schuurproducten, zoals slijpschijven, doorslijpschijven, schuurpapier, slijpkoppen en slijppasta's. Deze zijn geschikt voor het slijpen en bewerken van materialen zoals gietijzer, staal, non-ferrometalen, keramiek, glas, kwarts en cementproducten.
Voordelen zijn de hoge slijpsnelheid, de hoge verstoppingsbestendigheid en de hoge verwerkingsefficiëntie. Het wordt veel gebruikt in de metaalbewerking, machinebouw, bouwdecoratie en andere industrieën.
2. Refractaire materialen
Vanwege de hoge temperatuurstabiliteit en corrosiebestendigheid wordt zwart siliciumcarbide veel gebruikt in de productie van hittebestendige vuurvaste materialen. Het kan worden verwerkt tot siliciumcarbidestenen, ovenbekledingen, smeltkroezen, thermokoppelbeschermbuizen, ovengereedschappen, spuitmonden, tuyerestenen, enz. Het wordt ook veel gebruikt in industrieën met hoge temperaturen, zoals de metallurgie, non-ferrometalen, elektriciteit, glas en cement, om de levensduur van apparatuur te verlengen en de bedrijfsveiligheid te verbeteren.
Bovendien hebben siliciumcarbidematerialen goede antioxiderende eigenschappen in oxiderende atmosferen met hoge temperaturen en zijn ze geschikt voor gebruik in belangrijke onderdelen van hoogovens en andere apparatuur.
3. Metallurgische industrie
In metallurgische processen zoals staalproductie en -gieten kan zwart siliciumcarbide worden gebruikt als deoxidatiemiddel, warmtebron en hercarboniseerder. Door het hoge koolstofgehalte en de snelle warmteafgifte kan het de smeltefficiëntie effectief verbeteren en de kwaliteit van gesmolten staal verbeteren. Tegelijkertijd kan het ook het gehalte aan onzuiverheden in het smeltproces verminderen en een rol spelen bij de zuivering van gesmolten staal.
Sommige staalfabrieken voegen ook een bepaald percentage siliciumcarbide toe om de samenstelling bij het smelten van gietijzer en nodulair gietijzer aan te passen en zo kosten te besparen en de prestaties van de gietstukken te verbeteren.
4. Keramiek en elektronische materialen
Zwart siliciumcarbide is ook een belangrijke grondstof voor functionele keramiek. Het kan worden gebruikt voor de productie van structurele keramiek, slijtvaste keramiek, thermisch geleidende keramiek, enz., en heeft brede perspectieven in de elektronica, chemische industrie, machinebouw, enz. Het heeft een uitstekende thermische geleidbaarheid, met een thermische geleidbaarheid tot 120 W/m·K, en wordt vaak gebruikt in thermisch geleidende warmteafvoermaterialen, thermische interfacematerialen en LED-warmteafvoercomponenten.
Daarnaast heeft siliciumcarbide geleidelijk zijn intrede gedaan in de vermogenshalfgeleiderindustrie en is het het basismateriaal geworden voor hoogtemperatuur- en hoogspanningsapparatuur. Hoewel de zuiverheid van zwart siliciumcarbide iets lager is dan die van groen siliciumcarbide, wordt het ook gebruikt in sommige elektronische producten met een midden- en laagspanningsbereik.
5. Fotovoltaïsche en nieuwe energie-industrieën
Zwart siliciumcarbidepoeder wordt veel gebruikt bij het snijden van siliciumwafers in de fotovoltaïsche industrie. Als schuurmiddel in het diamantdraadsnijproces heeft het de voordelen van een hoge hardheid, sterkesnijdenkracht, laag verlies en een glad snijoppervlak, wat helpt de snij-efficiëntie en opbrengst van siliciumwafers te verbeteren en het waferverlies en de productiekosten te verlagen.
Met de voortdurende ontwikkeling van nieuwe energie- en materiaaltechnologieën wordt siliciumcarbide ook ontwikkeld voor opkomende toepassingen, zoals negatieve elektrode-additieven voor lithium-ionbatterijen en keramische membraandragers.
Ⅳ. Samenvatting en vooruitzichten
Zwart siliciumcarbide speelt een onvervangbare rol in veel industriële sectoren dankzij zijn uitstekende mechanische, thermische en chemische eigenschappen. Met de voortdurende vooruitgang in productietechnologie, controle van de productdeeltjesgrootte, zuiverheidsverfijning en de voortdurende uitbreiding van toepassingsgebieden, ontwikkelt zwart siliciumcarbide zich naar hoge prestaties en precisie.
In de toekomst, met de snelle opkomst van industrieën zoals nieuwe energie, elektronische keramiek, high-endslijpen en intelligente productie, zwart siliciumcarbide zal een steeds belangrijkere rol spelen op het gebied van hoogwaardige productie en een kerncomponent worden van het geavanceerde materiaaltechnologiesysteem.